(57)【要約】      （修正有）【課題】高速ホログラフィー的データ記録のための、従来技術の欠点を克服するドープ化学量論的ニオブ酸リチウム（ＳＬＮ）結晶の改善。【解決手段】記録媒体は、テルビウムと鉄のＺカット結晶をドープした化学量論的ニオブ酸リチウムを含んでおり、結晶が１４５ｋＷ／ｃｍ2を超える光学的損傷抵抗を有してかつＺ軸近くにレーザービームが入射したときに無視可能な横断ビームファニングを呈し、結晶を成長させる流動状溶融物中のテルビウム含有量が１０〜１４０ｐｐｍである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
テルビウムおよび鉄のＺカット結晶をドープした化学量論的ニオブ酸リチウムを含んでおり、結晶が１４５ｋＷ／ｃｍ2を超える光学的損傷抵抗を有してかつＺ軸近くにレーザービームが入射したときに無視可能な横断ビームファニングを呈し、結晶を成長させる流動状溶融物中のテルビウム含有量が１０〜１４０ｐｐｍであることを特徴とする高速ホログラフィー的データ記録のための記録媒体。
【請求項２】
結晶が反射幾何構造に利用されることを特徴とする請求項１に記載の媒体。
【請求項３】
対物ビームまたは基準ビームの入射角が結晶のＺ軸から１５度未満であることを特徴とする請求項２に記載の媒体。
【請求項４】
約７０Ｗ／ｃｍ2の総記録レーザービーム密度において、単一記録ホログラムについて約１秒の記録時間を結晶が呈し、飽和回折効率が２８．７％であることを特徴とする請求項２に記載の媒体。
【請求項５】
結晶が基準ビームと単一画像を記録している対物ビームの１〜１０ミリ秒露光内に単一画像を記録できることを特徴とする請求項２に記載の媒体。
【請求項６】
記録された画像が確実に回収可能であることを特徴とする請求項５に記載の媒体。
【請求項７】
テルビウムおよび鉄のＺカット結晶をドープした化学量論的ニオブ酸リチウムを記録媒体として用いた高速ホログラフィー的データ記録方法であって、該結晶を反射幾何構造中に用いて、該結晶を基準ビームおよび１画像を記録した対物ビームとの露光することを特徴とする記録方法。
【請求項８】
結晶を成長させる流動化溶融物中のテルビウム含有量が１０〜１４０ｐｐｍであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
結晶への基準ビームまたは対物ビームの入射角が結晶のＺ軸から１５度未満であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
結晶が１４５ｋＷ／ｃｍ2を越す光学損傷抵抗を有しており、かつレーザービームが結晶のＺ軸近くに入射したときに無視できる横断ビームファニングを呈することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
対物ビームと基準ビームとが結晶に対して１〜１０ミリ秒露光されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は高速ホログラフィー的データ記録媒体と方法に関するものであり、より詳しくはテルビウムおよび鉄のＺカット結晶をドープした化学量論的ニオブ酸リチウムを記録媒体として用いた高速ホログラフィー的データ記録技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
データ記録技術は主として磁気および従来の光学的データ記録技術により占められてきた。これらの方法は入手できる表面に依存したものであり、記録媒体の全体積を利用するものではない。ホログラフィー的データ記録はデータ記録用記録媒体の全体積を利用することへの将来性のあるアプローチである。
【０００３】
ホログラフィー的データ記録においては、データはフォトリフラクティブ結晶などの感光性光学材料の記録媒体の体積内に光学的干渉縞として記録される。これは記録媒体中の２個の交差するレーザービームにより行われる。
【０００４】
第１のレーザービームは対物ビームであって、記録すべきデータを含んでいる。第２のレーザービームは基準ビームであって、記録媒体から記録されたデータを再生するのに用いられる。結果として得られる光学的干渉縞は記録媒体中の化学的および／または物理的な変化を引き起こす。干渉縞のレプリカは記録媒体の屈折率の変化として記録される。
【０００５】
格子間隔により区別可能である限りは、多くの干渉縞が同じ記録媒体片中に重合できる。そのような間隔は両ビーム間の変化する角度により生成される。これを角度多重化と呼ぶ。これに代えて、波長多重化として知られている技術によっても波長を変化させて同様な結果を得ることができる。その他フェーズコード、ペリストロピックおよびシフト多重化などの技術も実行できる。ホログラフィー的データ記録における記録密度の理論的限界は立方センチメータ当り約数十テラビットである。
【０００６】
高い記録密度に加えて、ホログラフィー的データ記録によれば非常に高いデータ伝送速度と速いアクセス時間が可能となる。これはデータがページ毎に記録され、ディスクドライブにおけるアクチュエータやモーターとは違って、レーザービームが慣性なしに操作できるからである。
【０００７】
ホログラフィー的データ記録の利点にも拘わらず、記録媒体の品質と効果による制約がある。記録媒体は大部分結晶でありホログラフィー的記録の分野における働き手はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）結晶である。
【０００８】
ニオブ酸リチウムは好ましいフォトリフラクティブ特性を有しているので、ホログラフィー的記録には適している。鉄（Ｆｅ）やセリウム（Ｃｅ）などのような遷移金属または希土鉄などでニオブ酸リチウムをドープすると、これらの特性が高められる。現在鉄ドープニオブ酸リチウム（Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ3）は記録媒体にとっては最善の選択の一つであると考えられている。化学量論的ＬｉＮｂＯ3（［Ｌｉ］／［Ｎｂ］＝１）は特にＦｅでドープすると更に結晶の挙動を高める。
【０００９】
しかしＦｅドープＬｉＮｂＯ3を使いたいにも拘わらず、本来的に結晶の動作範囲が限定されると言う隘路がある。Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ3の比較的低い感度はデータ記録速度を制約してきた。強いビームファニング効果と低い光学的損傷しきい値は、データ記録速度の増加とホログラフィー的媒体上の密度における高いパワー密度で、結像レーザービームの使用を妨げるのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらからして、高速ホログラフィー的記録のために、従来技術の欠点を克服するドープ化学量論的ニオブ酸リチウム（ＳＬＮ）結晶の改善が望まれている。
【００１１】
この発明の目的は、ドープ化学量論的ニオブ酸リチウム（ＳＬＮ）結晶を用いて高速ホログラフィーデータ記録を行う記録媒体と方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このためこの発明の記録媒体は、テルビウムおよび鉄のＺカット結晶をドープした化学量論的ニオブ酸リチウムを含んでおり、結晶が１４５ｋＷ／ｃｍ2を超える光学的損傷抵抗を有してかつＺ軸近くにレーザービームが入射したときに無視可能な横断ビームファニングを呈し、結晶を成長させる流動状溶融物中のテルビウム含有量が１０〜１４０ｐｐｍであることを要旨とする。
【００１３】
またこの発明の方法はテルビウムおよび鉄のＺカット結晶をドープした化学量論的ニオブ酸リチウムを記録媒体として用いた高速ホログラフィー的データ記録方法であって、該結晶を反射幾何構造中に用いて、該結晶を基準ビームおよび１画像を記録した対物ビームとの露光することを要旨とする。
【実施例】
【００１４】
以下に実施例の詳細を記載する。しかしこの発明はこれらの記載に限定されるものではない。
【００１５】
この発明においては、記録媒体は高速ホログラフィー的データ記録のためのドープされた化学量論的ニオブ酸リチウム（ＳＬＮ）結晶を有している。ドープされたニオブ酸リチウムのＺカット結晶サンプルは極端に高い光学的損傷抵抗を有しており、入射レーザービームのパワー密度について１４５ｋＷ／ｃｍ2を超えるものである。
【００１６】
この発明のドープされたニオブ酸リチウムと反射記録幾何とを使った記録時間は非常に短く有利であり、単一のホログラムについて約１秒であり、総記録レーザービーム密度７０Ｗ／ｃｍ2において飽和回折効率は２８．７％である。
【００１７】
ＺカットドープＳＬＮ中で書き込まれた単一画像の回収は１ミリ秒くらいの低さである。この発明の記録媒体は鉄（Ｆｅ）とテルビウム（Ｔｂ）でドープされたＺカットＳＬＮ結晶のドープＳＬＮを含んでいる。ドープＳＬＮを成長させる流動化溶融物中のテルビウム（Ｔｂ）の含有量は１０〜１４０ｐｐｍの範囲に有る。
【００１８】
鉄とテルビウムドープニオブ酸リチウム（Ｆｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ）はトップシード（Ｔｏｐ  Ｓｅｅｄｅｄ）溶液成長法（ＴＳＳＧ）により２種の結晶を生じる２通りの組成で表１に示すように成長される（Ｆｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１およびＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−２）。またＦｅ：ＳＬＮ結晶が用意されて、Ｆｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ結晶の挙動との比較のために基準として用いられた。全３結晶についてドープ濃度と流動化溶融物を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2005326847.tif 000002
【００２０】
Ｆｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１とＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−２とはドーパントテルビウム（Ｔｂ）の濃度のみにおいて異なる。
【００２１】
成長結晶はＸ線ゴニオメータを使って配向され、ＸとＺ面に平行にカットされて、Ｆｅ：Ｔｂ：ＳＬＮとＦｅ：ＳＬＮのＸおよびＺカットサンプルを得た。ついでサンプルは包んで約２〜３ｍｍの厚さまで研摩された。全ての結晶サンプルは単一ドメイン結晶であり、９５０℃においてアルゴン（Ａｒ）雰囲気中で６時間還元された。
【００２２】
図１、２にＸおよびＺカットサンプル中のビームファニングと光学的損傷のしきい値効果を測定する実験装置を示す。両方の実験にはコヘーレント・ベルディ・５Ｗ・グリーン・レーザーなどの共通レーザー源１５が波長５３２ｎｍで使用された。
【００２３】
図１中のＸカットサンプル１００については、レーザー源１５からの超偏光レーザービーム１６がＸカットサンプル１００に入射して、Ｘカットサンプル１００のｃ軸に直交となる。レーザービーム１６スポット寸法は約２．０ｍｍであり、結像距離２５または１１ｃｍのレンズ１７によりサンプル内に結像される。入射光強度は中立密度フィルター１９により変更される。
【００２４】
ニオブ酸リチウムは偏光結晶であって、結晶のＺ軸（ｃ軸）に沿った偏光軸を有している。単一ドメインニオブ酸リチウム結晶については、全てのダイポールがＺ軸に沿って配列されている。Ｚカットサンプル１２０については、常／超偏光されたレーザービーム１６がサンプルの＋Ｚまたは−Ｚ面に入射して、入射レーザービーム１６とＺカットサンプルのｃ軸間の入射角θは０〜４５度の間で変えることができる。
【００２５】
散乱光はサンプル１００、１２０の後の直径３ｍｍの絞り２２によりブロックされる。絞り２２の後には検知子２５が入射レーザービーム１６と一線をなして配置されていて、レーザービーム１６の光度を測定する。
【００２６】
ビームファニングと光学的損失効果による散乱光強度は散乱比Ｒ＝Ｉs／Ｉiにより定義され、ここでＩS＝（Ｉt0−Ｉt1）である。ここでＩt0とＩt1とはｔ＝０分およびｔ＝１０〜６０分における伝達光強度であり、Ｉiは入射光強度である。Ｉt1はそれが最小または最大（＋Ｚ面の場合について）になったときに選ばれる。
【００２７】
図３にＸカットサンプル中のビームファニング効果を示す。また比較の目的で、追加の鉄ドープ調和ＬｉＮｂＯ3（Ｆｅ：ＣＬＮ）結晶サンプルが使われる。還元されたＸカット鉄ドープ調和ＬｉＮｂＯ3（Ｆｅ：ＣＬＮ）結晶サンプルはモル比［Ｌｉ］／［Ｎｂ］＝０．９４６である。図３から、入射レーザーパワー密度Ｉpが増加すると、ライン３１〜３３（それぞれＦｅ：ＣＬＮ、Ｆｅ：ＳＬＮおよびＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１のサンプルの散乱比を示す）の散乱比もまた増加することが伺える。
【００２８】
しかし、Ｆｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−２サンプルの散乱比を示すライン３４はテルビウムの含有量が大きく、入射レーザーのより高いパワー密度においてさえも散乱比はより低い。
【００２９】
全てのＸカットサンプルは強いビームファニング効果を呈し、比較的低い入射パワー密度で光学的に損傷された。Ｆｅ：ＣＬＮサンプルは最も強いビームファニング効果があり、非常に低いしきい値パワー密度である。サンプルの光学的損傷しきい値とビームファニングしきい値とを表２に示すが、ここにレーザービームパワー強度しきい値Ｉthを示す。
【００３０】
【表２】
2005326847.tif 000003
【００３１】
図４ａ、ｂに、Ｚカット結晶サンプルの＋Ｚおよび−Ｚ面について、入射パワー密度Ｉp＝３．６Ｗ／ｃｍ2における伝達光強度変化の時間依存を示す。図４ａにおいて、Ｆｅ：ＣＬＮ（ライン４１）の＋Ｚ面は最初の４０分中に若干の散乱を呈し、ついで散乱が大きく低減されることが分かる。
【００３２】
しかしＦｅ：ＳＬＮ（ライン４３）、Ｆｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１（ライン４２）およびＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−２（ライン４４）は殆ど散乱を呈することなく、最初に伝達光強度は若干増加し、ついで定常を保つ。
【００３３】
これと対照的に、図４ｂではＺカットサンプルの−Ｚ面は全て後方散乱を呈する。Ｆｅ：ＣＬＮ（ラインと４５）とＦｅ：ＳＬＮ（ライン４６）とはともに最強の後方散乱を呈し、伝達光強度は１０〜２５分の値に殆どゼロに減少する。Ｆｅ：ＳＬＮの伝達光強度はＦｅ：ＣＬＮのそれよりも速く減少する。
【００３４】
しかしＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１（ライン４７）とＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−２（ライン４８）サンプルの後方散乱は結晶へのＴｂの添加により大きく減少した。伝達光強度の５０％を超えるものが不変であって、伝達光レーザービームは良好なビーム形状で中央に明るい光スポットを維持した。
【００３５】
表３に入射レーザーパワー密度７２Ｗ／ｃｍ2および３０ｋＷ／ｃｍ2における異なるＺカット結晶サンプルの測定伝達光強度を示す。＋Ｚ面は高い強度を保持できるにも拘わらず、Ｆｅ：ＣＬＮの−Ｚ面はその強い後方散乱の故に必要な伝達レーザー強度を保持できない。Ｆｅ：ＳＬＮの−Ｚ面についての伝達レーザービームはＦｅ：ＣＬＮのそれよりも高い伝達光強度を有している。Ｆｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１およびＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−２の−Ｚ面についての伝達ビーム強度とビーム形状は少量のＴｂを添加することによりさらに改善された。
【００３６】
【表３】
2005326847.tif 000004
【００３７】
図５にＺカットサンプル中のビームファニング効果を示す。図５ａにおいて、＋Ｚ面についてはビームファニング効果が低いことが分かる。これは散乱比が比較的低くＦｅ：ＣＬＮ（ライン５１）のみが若干強い散乱を呈する。
【００３８】
しかし図５ｂによれば、−Ｚ面中において後方散乱効果による光誘導散乱があることが分かる。Ｆｅ：ＣＬＮ（ライン５５）は最高の散乱比を有しているが、Ｆｅ：ＳＬＮ（ライン５６）は少ない。しかしテルビウムドープサンプル（ライン５７、５８）についての散乱比は顕著に減少している。
【００３９】
Ｚカットテルビウムドープサンプルを用いて更なるテストが行われ、入射レーザービームのパワー密度は１５０ｋＷ／ｃｍ2に増加した。図６において、高入射光密度におけるＺカットＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ結晶サンプルの＋Ｚ面についてのライン６１、６２の散乱比は顕著ではなく、サンプルの光学的損傷しきい値が破られてないことを示している。
【００４０】
ＺカットＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ結晶サンプルの−Ｚ面は同様な挙動を示し、また高入射光密度において非常に低い散乱比を有している。Ｚカットテルビウムドープサンプルは、Ｘカットテルビウムドープサンプルのそれに比べて、１５０，０００倍を超える強度の抵抗レーザー入射ビームを有している。かくしてＺカットテルビウムドープサンプルによれば高パワー密度結像レーザーを結晶サンプル上に入射させることが可能となる。
【００４１】
Ｚ軸に沿って、全てのＺカットＦｅ：ＳＬＮよびＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ結晶サンプルはテスト条件では光学損傷を呈さなかった。Ｆｅ：ＣＬＮ、Ｆｅ：ＳＬＮ、Ｆｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１およびＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−２について、＋Ｚ面上への１５２ｋＷ／ｃｍ2の入射パワー密度における伝達レーザービームスポットの画像を図７ａ、７ｃ、７ｅ、７ｇに示す。
【００４２】
同様にＦｅ：ＣＬＮ、Ｆｅ：ＳＬＮ、Ｆｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１およびＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−２について、−Ｚ面上への１５２ｋＷ／ｃｍ2の入射パワー密度における伝達レーザービームスポットの画像を図７ｂ、７ｄ、７ｆ、７ｈに示す。
【００４３】
これらのサンプルの−Ｚ、＋Ｚ面はともに輝くビームスポットを維持することができ、画像中心におけるビーム形状も良い。しかし、Ｆｅ：ＣＬＮの−Ｚ面はその強い後方散乱（図７ｂ）の故に損傷を受けている。
【００４４】
図２の実験装置を用いて、Ｚカットテルビウムドープサンプルについて角度公差が測定された。角度θは０〜４５度と変更された。図８から見られるように、角度θが１５度以上になると横断ビームファニング効果が起きる。θを約４５度にすると光学的損傷効果が観察された。１〜１０，０００Ｗ／ｃｍ2のパワー強度のレーザービームを用いて角度公差の実験が行われた。結果は全ての範囲に亙って一致するものであった。
【００４５】
Ｚカットテルビウムドープサンプルのデータ書込み速度を決定すべく更なる実験が行われた。データ書込み速度を決定するための実験装置を図９に示す。この実験ではＺカットＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１結晶サンプルである記録媒体のＺカット構造に特に適合する反射幾何構造により実験装置を準備した。
【００４６】
レーザービームが基準ビーム８３と対物ビーム８５とを分割するようにレーザー源１５がビームスプリッター（ＢＳ）７５上に入射した。２個のビームは第１のミラー７７と第２のミラー７９で反射され、２個のビームはＺカットＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１結晶サンプル９０の反対側に入射し、ＺカットＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１結晶サンプル９０中で交差した。初期のビーム強度は中立密度フィルター１９を用いて変更される。第１のシャッター７１と第２のシャッター７３を使って対物ビーム８５を制御する。
【００４７】
ＺカットＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１結晶サンプル９０の後パワーメーター８１を対物ビーム８５と整列させて基準ビーム８３の回折光の強度を測定した。
【００４８】
記録媒体に用いられる光屈折性結晶の低感度によりデータ書込み速度は制約され、ホログラフィー的記録への応用は制約されることが知られている。光屈折性結晶の一般的な光屈折性感度Ｓは以下のように定義される。
【００４９】
【数１】
2005326847.tif 000005
【００５０】
ここでηは屈折効率、ｔは時間、Ｉ0は総記録レーザー強度、Ｌは結晶厚さである。したがって書き込み速度ＶWはＩ0に比例し下記のように表わされる。
【００５１】
【数２】
2005326847.tif 000006
【００５２】
記録密度Ｉ0を増加されるとデータ書込み速度ＶWが顕著に増加する。異なるレーザーパワー密度において単一平面ホログラムを書き込み消去する実験が行われ、結果を図１０〜１２に示す。屈折入射ビーム間の強度比として屈折効率を定義すると、Ｉrecordingが記録ビーム（対物、基準ビーム）の総強度となり、Ｉerasingは基準ビームの強度となり、総記録時間は屈折効率が飽和に至るのに必要な時間となる。
【００５３】
図１０〜１２によれば、ＺカットＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１結晶の低ビームファニングと高光学的損傷抵抗特性が明らかに高度に有利である。Ｆｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１結晶への入射ビーム強度は０．３５２７〜８．０８５〜７０．０２８２Ｗ／ｃｍ2である。
【００５４】
記録媒体に用いられる従来の光学屈折結晶は、この発明のＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１結晶が露光された入射ビーム強度のほんの一部でも光学的に損傷されるだろう。記録時間は８８５〜９〜１．１秒の範囲に有る。この発明のＦｅ：Ｔｂ：ＳＬＮ−１結晶は７０Ｗ／ｃｍ2を超える入射ビーム強度に有利に耐え、かつ記録時間はただの１．１秒である。
【００５５】
総記録時間と総記録パワー密度との関係を図１３に示す。総記録パワー密度Ｉrecordingを０．３５２７〜８．０８５１Ｗ／ｃｍ2に増加させると、総記録時間は実質的に８８５秒から９秒に減少することが観察される。それを超えると記録時間が実質的に減少するという限界値がＩrecordingにはあるようである。図１３によるとこの値はほぼ１Ｗ／ｃｍ2であると推定される。
【００５６】
Ｘカット結晶の場合には、従来からの横断ビームファニングと光学的損傷効果（表２）の故に、この現象は決して起きない。ＺカットＦｅ：ＣＬＮ結晶については、Ｚ面が高パワー密度では光学的に損傷されるので、高パワー密度ではホログラムを記録するのは難しい。
【００５７】
さらなる実験を行ってこの発明の反射幾何を用いて記録速度を決定した。図１４に示すように、図９の実験装置を変更してクロミウム・ネガティブ・テスト・ターゲット（ＣＮＴＴ）１０５の使用を可能として単一の画像を与えた。ビーム拡大器１１２を第２のシャッター７３と第２のミラー７９の前のＣＮＴＴ１０５との間に配置した。
【００５８】
パワーメーター８１の代りにＣＣＤカメラ１１０を用いた。さらに第１のレンズ１２１を使って対物ビーム８５を結晶サンプル９０上に結像させ、また第２のレンズ１２２を使ってＣＣＤカメラ１１０上に回収単一画像を結像した。
【００５９】
画像を含んだ対物ビーム８５を結晶サンプル９０上に結像して約８１．５ｋＷ／ｃｍ2のパワー密度を得る。基準ビーム８３のパワー密度は約３８Ｗ／ｃｍ2である。結晶サンプル９０における対物ビーム８５と基準ビーム８３との間の角度は約１５３度である。
【００６０】
さらに実験を行って、ＣＮＴＴ１０５からの画像を記録するための最短露光時間を得た。記録された画像を弱い基準ビーム８３を使って再形成してＣＣＤカメラ１１０により再形成画像を捕捉させた。捕捉された画像を図１５に示すが、記録時間は（ａ）１ミリ秒、（ｂ）２ミリ秒、（ｃ）３ミリ秒、（ｄ）１０ミリ秒である。
【００６１】
図１５ｅに示すのは、結晶からの直接伝達画像の捕捉画像であって、主として他の捕捉画像との比較に使われる。図１５ｃから、結晶サンプル９０への画像記録ホログラムの３ミリ秒露光は画像の受容できる再形成には充分であることが、伺われる。
【００６２】
この実験装置はドープ化学量論的ニオブ酸リチウム結晶を使った高速ホログラフィー的データ記録方法をも表わすものである。該方法の記録媒体はこの発明によるテルビウムおよび鉄ドープ化学量論的ニオブ酸リチウムＺカット結晶である。
【００６３】
ホログラフィー的データの記録はさらに反射幾何構造中で行われる。画像を含んだ対物ビーム８５は結晶サンプル９０に結像されて、約８１．５ｋＷ／ｃｍ2のパワー密度を効果的に得る。結晶サンプル９０における対物ビーム８５と基準ビーム８３との間の角度は約１５３度である。
【００６４】
ついで実験を行って、ＣＮＴＴ１０５からの画像を記録する最短露光時間を得た。記録された画像は弱い基準ビーム８３を使って再形成されて、ＣＣＤカメラ１１０が再形成された画像を捕捉した。記録時間は１〜１０ミリ秒であった。
【００６５】
開示されたこの発明の記録媒体は高速ホログラフィー的データ記録の改良されたテルビウム（Ｔｂ）および鉄（Ｆｅ）ドープ化学量論的ニオブ酸リチウム（ＳＬＮ）結晶を含んでおり、Ｚ軸に沿っての極めて高い光学的損傷抵抗を有している。高光学的損傷抵抗が１４５ｋＷ／ｃｍ2を超えるパワー密度において記録された。この性質により結晶への高パワー強度レーザービームの結像が可能とされ、高データ書込み速度が達成された。
【００６６】
飽和回折効率が２８．７％で総記録レーザービーム密度が７０Ｗ／ｃｍ2で単一のホログラムについて記録時間は非常に速く約１秒であると記録された。ＺカットドープＳＬＮにおいて１ミリ秒くらいで書込み単一画像の回収が行われた。この発明の記録媒体は鉄（Ｆｅ）およびテルビウム（Ｔｂ）でドープされたＺカットＳＬＮ結晶の改良されたドープＳＬＮを含んでいる。ドープＳＬＮを成長させる流動化溶融物中のテルビウム（Ｔｂ）含有量は１０〜１４０ｐｐｍの範囲に有る。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
テルビウムおよび鉄ドープ化学量論的ニオブ酸リチウムのＺカット結晶を記録媒体として用いた高速ホログラフィー的データ記録技術の分野において広く応用される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明によるＸカット結晶サンプルにおけるビームファニングと光学的損傷効果を測定する実験装置の模型図である。
【図２】この発明によるＺカット結晶サンプルにおけるビームファニングと光学的損傷効果を測定する実験装置の模型図である。
【図３】図１、２の装置における実験結果を示すグラフである。
【図４ａ】図１、２の装置における実験結果を示すグラフである。
【図４ｂ】図１、２の装置における実験結果を示すグラフである。
【図５ａ】図１、２の装置における実験結果を示すグラフである。
【図５ｂ】図１、２の装置における実験結果を示すグラフである。
【図６】図１、２の装置における実験結果を示すグラフである。
【図７】Ｚカット結晶サンプルについての入射パワー密度が１５２ｋＷ／ｃｍ2におけるレーザービームの写真である。
【図８】Ｚカット結晶サンプルの角度公差を示すグラフである。
【図９】この発明による反射幾何下での平面波ホログラムを記録する実験装置の模型図である。
【図１０】図９の装置による実験結果を示すグラフである。
【図１１】図９の装置による実験結果を示すグラフである。
【図１２】図９の装置による実験結果を示すグラフである。
【図１３】総記録時間と総記録パワー密度Ｉrecording（Ｗ／ｃｍ2）との関係を示すグラフである。
【図１４】この発明による反射幾何下での画像記録ホログラムの記録速度を決定する実験装置の模型図である。
【図１５】１〜１０ミリ秒内に記録された単一画像ホログラム回収の経過を示す写真である。
【符号の説明】
【００６９】
１５：レーザー源
１６：レーザービーム
１９：フィルター
２２：絞り
２５：検知子
【図１】
2005326847.tif 000007
【図２】
2005326847.tif 000008
【図３】
2005326847.tif 000009
【図４ａ】
2005326847.tif 000010
【図４ｂ】
2005326847.tif 000011
【図５ａ】
2005326847.tif 000012
【図５ｂ】
2005326847.tif 000013
【図６】
2005326847.tif 000014
【図７】
2005326847.tif 000015
【図８】
2005326847.tif 000016
【図９】
2005326847.tif 000017
【図１０】
2005326847.tif 000018
【図１１】
2005326847.tif 000019
【図１２】
2005326847.tif 000020
【図１３】
2005326847.tif 000021
【図１４】
2005326847.tif 000022
【図１５】
2005326847.tif 000023